PRÁCTICA 3. Objetivo

PRÁCTICA 3. EL AMPLIFICADOR MONOETAPA EN COLECTOR COMÚN Ó EMISOR SEGUIDOR
Objetivo
Observar el tipo de amplificador que es un emisor seguidor, así como conocer sus ventajas
sobre los demás amplificadores, al termino de esta practica el alumno será capaz de
describir las principales características de este circuito.
Introducción
El amplificador emisor seguidor
El circuito amplificador emisor también se denomina amplificador en colector común
(CC). La señal de entrada se acopla a la base y la señal de salida se toma del emisor.
En la siguiente figura se muestra un circuito emisor seguidor. Como el colector es tierra
para la señal, el circuito es un amplificador CC. La señal del generador se acopla a la
base. Esto produce una corriente alterna de emisor y tensión alterna en la resistencia de
emisor. Esta tensión se acopla entonces a la resistencia de carga.
La tensión de salida está en fase y es aproximadamente igual a la tensión de entrada. La
razón por la que este circuito se denomina emisor seguidor es porque la tensión de salida
sigue a la de entrada. Como no hay resistencia de colector, la tensión total entre el
colector y tierra es igual a la tensión de la fuente de alimentación.
La ganancia de tensión en el emisor seguidor es aproximadamente 1, pese a su ganancia
se le llama amplificador porque tiene una ganancia de corriente β, que en las etapas
cerca del final de un sistema necesitan producir mas corriente porque normalmente la
carga final tiene una impedancia pequeña. El emisor seguidor puede producir las grandes
corrientes de salida que se necesitan para impedancias de carga pequeñas. En resumen,
aunque no es un amplificador de tensión, el emisor seguidor es un amplificador de
corriente o potencia.
El aumento de impedancia es la mayor ventaja de un emisor seguidor. Las resistencias de
carga pequeñas que pueden sobrecargar un amplificador en emisor – colector se
pueden usar con emisor seguidor porque aumenta la impedancia y previene la
sobrecarga.
Desarrollo de la práctica
Material y equipo a emplear
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2 transistores 2N3904
1 potenciómetro de 100 KΩ
1 potenciómetro de 50 KΩ
3 resistencias de 1 KΩ
1 generador de funciones
1 osciloscopio
2 capacitores de 0.1 μF
1. Realizar el circuito correspondiente al amplificador con configuración emisor
seguidor tal y como lo muestra la figura número 1; ajuste los potenciómetros en R1 y
R2 hasta que tengan un valor lo más parecido a los que indica el diagrama:
Figura 1: Diagrama de polarización del amplificador en configuración de emisor seguidor
2. Medir el punto de operación Q para dicho circuito y diga si concuerda con los
valores esperados de dicho circuito.
Considerando que la β del transistor es de aproximadamente 170; los datos que obtuvimos
fueron los siguientes:
IC medida
VCE medida
13.6 mA
6.13 V
3. Acoplar el amplificador con la señal senoidal del generador a 1 KHz, así como a la
resistencia de carga a la salida por medio de los capacitores de acoplamiento tal
y como lo muestra la siguiente figura.
Figura 2: Amplificador en configuración de emisor seguidor acoplado por capacitores
4. Tomando en cuenta RL = RE, alimentar el circuito amplificador, medir las señales de
salida y de entrada y anotar sus observaciones.
Figura 3: Representación de la medición hecha en el osciloscopio de las señales de salida
y entrada del amplificador
Como podemos ver en la figura número 3; ambas señales resultan muy parecidas (en la
gráfica, la señal de entrada está dibujada con verde, mientras que la dibujada con azul
represanta a la señal de salida), sin embargo, ésto es cierto para una frecuencia mayor a
la que indica en el procedimiento (que es al rededor de los 10.5 KHz), puesto que las
reactancias de los capacitores de acoplamiento son mucho mayores que la impedancia
del amplificador; por lo que aumentando la frecuencia dicha impedancia disminuye y
con ésto la ganancia de voltaje aumenta.
El valor de los voltajes resulta de cerca de 200 mV pico a pico (la escala selectora del
osciloscopio se encontraba en 0.1 V/div)
Sin embargo, aunque la ganancia de voltaje es casi la unidad, no es lo mismo para la
ganancia de corriente:
Corriente de entrada
Corriente de salida
3 µA
541 µA
Así, la ganancia de corriente está dada por:
5. Repita el punto anterior para RL = 2 KΩ, esta vez colocando las resistencias de
carga en serie; anote sus observaciones.
Para este siguiente caso, vemos que la ganancia de voltaje sigue siendo la misma, (casi
1), mientras que la ganancia de corriente, debido a que la carga demanda una mayor
corriente, no se puede conservar, por lo que se cae esta ganancia (ahora aumentamos
los voltajes pico a pico a casi 4 Vpp).
Figura 4: Representación de la medición hecha en el osciloscopio de las señales de salida
y entrada del amplificador
Corriente de entrada
Corriente de salida
3 µA
263 µA
6. Por último, repita el punto anterior para RL = 500Ω, colocando otra resistencia de 1
KΩ en paralelo con la carga; anote sus observaciones.
Para este último caso, la demanda que necesita la carga es tal, que el amplificador no
puede seguir conservando sus características principales, debido a que ésta se acerca
más a un corto circuito, casi toda la corriente pasa por la resistencia de carga y, por lo
tanto, el voltaje de salida se cae.
Simulación
Cuestionario
1. ¿Qué otro nombre recibe el amplificador emisor seguidor? El amplificador emisor
seguidor también se conoce como colector común.
2. ¿Cuándo se utiliza el amplificador emisor seguidor? El emisor seguidor se usa
mucho en los amplificadores de clase B en contrafase y reguladores de tensión. En
general siempre que sea necesario acoplar una señal de tensión a una
impedancia baja, el emisor seguidor puede ser la solución.
3. ¿Cómo es la señal de salida con respecto a la señal de entrada? La tensión de
salida esta en fase y es aproximadamente igual a la tensión de entrada.
4. ¿Qué sucede al no tener resistencia de colector en el circuito de emisor seguidor?
Como no hay resistencia de colector, la tensión total entre el colector y la tierra es
igual a la tensión de la fuente de alimentación. Si se mira la tensión de colector
con un osciloscopio, se verá una tensión constante como la de la siguiente figura.
No hay tensión en el colector porque es una tierra para la señal.
5. ¿Cómo se comporta la resistencia de realimentación en el emisor seguidor y cuál
es su efecto? La resistencia de realimentación es igual a toda la resistencia de
emisor. Debido a ello, la ganancia de tensión es ultraestable, la distorsión casi no
existe y la impedancia de entrada de la base es muy baja.
6. ¿Cuál es la ganancia de tensión de un amplificador emisor seguidor? La ganancia
de tensión en el amplificador emisor seguidor es aproximadamente 1.
7. ¿Por qué se llama amplificador al emisor seguidor si su ganancia de tensión es sólo
1? Porque tiene una ganancia de corriente de β. En las etapas cerca del final de
un sistema necesitan producir más corriente porque normalmente la carga final
tiene una impedancia pequeña. El emisor seguidor puede producir las grandes
corrientes de salida que se necesitan para impedancias de carga pequeñas. En
resumen, aunque no es un amplificador de tensión, el emisor seguidor es un
amplificador de corriente o de potencia.
8. ¿Cuál es la mayor ventaja de un amplificador emisor seguidor? El aumento de
impedancia es la mayor ventaja de un amplificador emisor seguidor.
9. ¿Qué ventajas tiene un amplificador emisor seguidor sobre un amplificador emisor
común? Las resistencias de carga pequeñas que pueden sobrecargar un
amplificador emisor común se pueden usar con un emisor seguidor porque
aumenta la impedancia y previene la sobrecarga.
10. En el siguiente circuito R1 = 56 kΩ, R2 = 40 kΩ, RE = 10 kΩ, y VCC = 24 V. Asuma que
el transistor tiene una β elevada, encuentre IC, VCE e IE(SAT)
CONCLUSIONES
EN ESTA PRÁCTICA OBSERVAMOS LA VENTAJA QUE TIENE ESTE TIPO DE
CONFIGURACIÓN CON RESPECTO A LA VISTA EN LA PRÁCTICA 1 Y 2 Y OBSERVAMOS EL
INCREMENTO DE SEÑAL EN CONFIGURACIÓN DE EMISOR COMÚN
GUERRA VEGA ROGELIO